
有人說:當滿足“電壓需求>電池電壓+內阻x電流+連接線壓降+防反接二極管壓降“這個條件時,就是恒流,否則,就是恒壓。
今天我們來討論一下這個話題:上述結論中的“恒流”和“恒壓”有多“恒定”? 就是說,充電的電流和電壓的“精度”是怎么保證的? 充電樁顯示屏上顯示的“電流需求”和“輸出電流”之間是否有偏差? 這個偏差產生的原因是什么? 如何消除這個偏差?
一、充電樁顯示信息的理解
在某充電樁顯示屏上顯示下面這些信息:
屏幕上顯示的“需求電流”和“需求電壓”是BMS發送給充電樁的,表示動力電池可以接受的電壓和電流。很多人認為,這里面的“需求電壓”是指動力電池可以接受的最高允許電壓,“需求電流“是動力電池可以接受的最大充電電流。“輸出電壓”和“輸出電流”表示充電模塊組當前的輸出電壓和輸出電流。屏幕上顯示的“輸出電壓”和“輸出電流”這兩個數值優先采納的是充電樁控制器上獨立的電壓和電流采集電路采集的數據,如果充電樁方案沒有專門的電壓和電流采集電路,多數廠商采納的是電能表的數據。因此,屏幕顯示的“輸出電壓”和“輸出電流“和使用功率計、萬用表等專門的儀器測量到的電壓和電流值可能是不一致的。本文不考慮充電樁屏幕顯示的數值和專門儀器測量的數值之間的不一致, 我們要討論的是電壓需求和電流需求和真實的輸出電壓和輸出電流之間的不一致。
當充電模塊的最大允許電流Imax大于BMS給出的“電流需求”IBMS, 充電模塊控制環路的電流給定Ig就是”IBMS, 當充電模塊允許的最大電壓Vmax和電流環的PI輸出Vgc均大于BMS給出的“電壓需求”VBMS時,控制環路的電壓給定Vg就是VBMS。
根據之前得出的結論,“當滿足“電壓需求>電池電壓+內阻x電流+連接線壓降+防反接二極管壓降“這個條件時,就是恒流,否則,就是恒壓”。 本例中電壓需求是426V,電池電壓是422.7V,“內阻x電流+連接線壓降+防反接二極管壓降”的電壓一般不超過2V,因此,現在工作在恒流模式,屏幕上也顯示了是恒流充電。 但是,當前的需求電流是71.1A,但是充電樁的最大輸出電流只有39.6A,所以屏幕上顯示的輸出電流只有39.6A。當輸出電壓和需求電壓相等的時候,會進入恒壓模式充電,但在實際中通常充不到那個階段就結束了。
二、輸出電流誤差及電流測量方法
當需求電流小于模塊的最大可輸出電流時,而且充電模塊工作在恒流模式,用戶將看到“需求電流”和“輸出電流”基本一致。兩者之間的偏差就是“輸出電流誤差”指標。譬如上例中,需求電流是71.1A,假設是由60KW的充電樁充電,在422.7V時可以輸出的最大電流是100A,因此,這時候輸出電流受限于BMS發送的電流需求71.1A,這時候充電模塊組的輸出電流就應該是71.1A。但實際中,充電模塊組的輸出電流可能是70.9A或者是71.8A。這就是輸出電流誤差。在充電模塊相關的行業標準NB/T 33001-2010 上的要求是不超過±1%或±0.3A。
同樣,輸出電壓也一樣有“輸出電壓誤差”指標,標準上要求不超過±0.5%。實際應用中,由于電流采樣的精度問題,特別是用戶(一般是指充電樁企業)使用的電流測量儀器、方法和充電模塊供應商的很不一樣,電流輸出誤差的精度會有一些爭議。電壓輸出誤差一般在實際充電中很難進入恒壓模式,而且電壓的測量方法、測量誤差比較容易控制,所以爭議會少一些。
在行業標準NB/T 33008.1-2013 《電動汽車充電設備檢驗試驗規范 第1部分:非車載充電機》里面給出了儀表精度的選擇:
題外話:
遺憾的是,大家在日常討論中,特別是對電源效率的討論中常常不強調儀表的選擇。這是讓我難以理解的。譬如最可靠的充電模塊—“充電樁之芯”的效率,我在自己實驗室測量,最大只有95.7%,但是在國網系統認可的三大實驗室之一測量時,卻是96.6%。我估計換一個實驗室測量,可能是97.8%,也可能是94.3%。在我曾經供職某電源企業時,為了避免其他同事測量效率的結果有爭議,工程師會在測試報告中標明采用的儀表的序列號:雖然大家采用相同品牌相同型號的儀表,但是不是完全相同的儀表,結果也是有差別的。所以,我很憎惡針對充電模塊的有些極其無聊的指標的數值要求。NB/T中定義的有些指標的意義是無聊的。為了這些無聊的指標,業內還有XX公司,在第三方實驗室做“效率”這項測試時,干脆將MOS更換為SiC的,然后到處吹這種假效率,譬如高達97%。這種扯淡帶有中國特色,各行各業都有。
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